package com.linran.structure_algorithm.数据结构.lesson6_栈;

import java.util.*;

/**
 * 逆波兰表达式
 */
public class PolandNotation {
    public static void main(String[] args) {
        //完成将一个中缀表达式转成后缀表达式的功能
        //说明
        //1. 1+((2+3)x4)-5 => 转成 1 2 3 + 4 x + 5
        //2. 因为直接对str进行操作，不太方便，因此先将"1+((2+3)x4)-5"转成中缀的表达式对应的List
        //   即"1+((2+3)x4)-5" => ArrayList[1,+,(,(,2,+,3,),*,4,),-,5]
        //3. 将得到的中缀表达式对应的List => 后缀表达式对应的List
        //   即ArrayList [1,+,(,(,2,+,3,),*,4,),-,5] => ArrayList [1,2,3,+,4,*,+,5,-]
        String expression = "1+((2+3)x4)-5";
        List<String> infixExpressionList = toInfixExpression(expression);
        System.out.println(infixExpressionList);
        List<String> suffixExpressionList = parseSuffixExpressionList(infixExpressionList);
        System.out.println("后缀表达式对应的List" + suffixExpressionList);
    }

    public static List<String> parseSuffixExpressionList(List<String> ls) {
        //定义两个栈
        Stack<String> s1 = new Stack<>();// 符号栈
//        Stack<String> s2 = new Stack<>();// 存储中间结果的栈s2
        //说明：因为s2扎个栈，在整个转换过程中，没有pop操作，而且后面我们还需要逆序输出
        //因此比较麻烦，这里我们就不用Stack<String>直接使用List<String> s2
        List<String> s2 = new ArrayList<>();
        //遍历ls
        for (String item : ls) {
            //如果是一个数，加入s2
            if (item.matches("\\d+")) {
                s2.add(item);
            } else if (item.equals("(")) {
                s1.push(item);
            } else if (item.equals(")")) {
                //如果是右括号“)”，则依次弹出s1栈顶的运算符，并压入s2，直到遇到左括号为 止，此时将这一对括号丢弃
                while (!s1.peek().equals("(")) {
                    s2.add(s1.pop());
                }
                s1.pop();// 将 ( 弹出s1,消除小括号
            } else {
                //当item运算符的优先级小于等于栈顶运算符优先级，将s1栈顶的运算符弹出并加入到s2中
                //问题：我们缺少一个比较优先级高低的方法
                while (s1.size() != 0 && Operation.getValue(s1.peek()) >= Operation.getValue(item)) {
                    s2.add(s1.pop());
                }
                //还需要将item压入栈
                s1.push(item);
            }
        }

        //将s1中剩余的运算符依次弹出并加入s2
        while (s1.size() != 0) {
            s2.add(s1.pop());
        }

        return s2;//因为是存放到list中，本身有序，因此正常按顺序输出就是对应的后缀表达式对应的list
    }

    //将中缀表达式转成对应的list
    public static List<String> toInfixExpression(String s) {
        List<String> ls = new ArrayList<>();
        int i = 0;
        String str;
        char c;
        do {
            if ((c = s.charAt(i)) < 48 || (c = s.charAt(i)) > 57) {
                ls.add("" + c);
            } else {
                str = ""; //先将str置成""
                if (i < s.length() && (c = s.charAt(i)) >= 48 && (c = s.charAt(i)) <= 57) {
                    str += c; //拼接(就是转成字符串)
                }
                ls.add(str);
            }
            i++;
        } while (i < s.length());
        return ls;
    }

    //将一个逆波兰表达式，依次将数据和运算符放入到ArrayList中
    public static List<String> getListString(String suffixExpression) {
        //将suffixExpression分割
        String[] split = suffixExpression.split(" ");
        return Optional.of(split).map(Arrays::asList).orElse(Collections.emptyList());
    }

    /**
     * 完成对逆波兰表达式的运算
     * <p>
     * 1)从左至右扫描，将3和4压入堆栈;
     * 2)遇到+运算符，因此弹出4和3 (4为栈顶元素，3为次顶元素)，计算出3+4的值，得7,再将7入栈;
     * 3)将5入栈;
     * 4)接下来是x运算符，因此弹出5和7,计算出7x5=35,将35入栈;
     * 5)将6入栈;
     * 6)最后足-运算符，计算出35-6的值，即29，由此得出最终结果
     */
    public static int calculate(List<String> list) {
        //创建栈，只需要一个栈即可
        Stack<String> stack = new Stack<>();
        //遍历list
        list.forEach(item -> {
            //这里使用正则表达式
            if (item.matches("\\d+")) {//如果item是个数字
                //入栈
                stack.push(item);
            } else {
                //pop出两个数，并运算；再入栈
                int num2 = Integer.parseInt(stack.pop());
                int num1 = Integer.parseInt(stack.pop());
                int res = -1;
                switch (item) {
                    case "+":
                        res = num1 + num2;
                        break;
                    case "-":
                        res = num1 - num2;
                        break;
                    case "x":
                        res = num1 * num2;
                        break;
                    case "/":
                        res = num1 / num2;
                        break;
                    default:
                        throw new RuntimeException("illegal operation");
                }
                //把res入栈
                stack.push(res + "");
            }
        });
        return Integer.parseInt(stack.pop());
    }
}

//编辑一个类Operation可以返回一个运算符对应的优先级
class Operation {
    private static int ADD = 1;
    private static int SUB = 1;
    private static int MUL = 2;
    private static int DIV = 2;

    //写一个方法，返回对应的优先级数字
    public static int getValue(String operation) {
        int result = 0;
        switch (operation) {
            case "+":
                result = ADD;
                break;
            case "-":
                result = SUB;
                break;
            case "x":
                result = MUL;
                break;
            case "/":
                result = DIV;
                break;
            default:
                System.out.println("不存在该运算符");
                break;
        }
        return result;
    }
}